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      測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

      2016-04-15 09:05:07謝軍平
      物理通報(bào) 2016年3期
      關(guān)鍵詞:電阻箱示數(shù)變阻器

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      短文薈萃

      測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

      謝軍平

      (焉耆第二師八一中學(xué)新疆 巴音郭楞841100)

      在高中物理“測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,由于電壓表和電流表都不是理想表,無(wú)論采用電流表的內(nèi)接法還是外接法,都不可避免的對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差.那么怎樣才能準(zhǔn)確測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻呢?下面介紹一種可行的好方法.

      1實(shí)驗(yàn)器材

      待測(cè)電源1個(gè),開(kāi)關(guān)2個(gè),電阻箱1個(gè),電流表1個(gè),不同規(guī)格的電壓表V1和V2各1個(gè),滑動(dòng)變阻器1個(gè),導(dǎo)線若干.

      2實(shí)驗(yàn)步驟

      (1)按如圖1所示的電路,將電壓表V1連入電路,閉合開(kāi)關(guān)S,記下電壓表的示數(shù)U1.

      圖1

      (2)再按如圖2所示的電路,將電壓表V1和V2一并串入電路,分別記下此時(shí)V1和V2兩電壓表的示數(shù)U1′和U2.

      圖2

      3推證過(guò)程

      設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻分別為E和r,電壓表V1和V2的內(nèi)阻分別為RV1,RV2則

      根據(jù)第一次的測(cè)量(如圖1所示),有

      (1)

      根據(jù)第二次的測(cè)量(如圖2所示),有

      (2)

      根據(jù)(1)、(2)兩式得

      (3)

      (4)

      式(3)與(4)相除得

      (5)

      解得

      下面計(jì)算電源的內(nèi)阻:

      (6)

      只需用替換法測(cè)出RV1即可.替換法測(cè)RV1的電路圖如圖3.

      圖3

      用替換法測(cè)RV1的實(shí)驗(yàn)操作說(shuō)明如下:

      斷開(kāi)S1合上S2,調(diào)節(jié)滑線變阻器,記下電流表A的示數(shù)為I.斷開(kāi)S2合上S1,固定滑線變阻器阻值,調(diào)節(jié)電阻箱,使得電流表的示數(shù)仍為I,此時(shí)電阻箱的讀數(shù)為R1,則

      RV1=R1

      (7)

      將式(7)代入式(6)有

      4實(shí)驗(yàn)總結(jié)及注意事項(xiàng)

      在計(jì)算電源電動(dòng)勢(shì)時(shí),消除了電壓表內(nèi)阻的影響,因此只要電壓表的讀數(shù)準(zhǔn)確,電動(dòng)勢(shì)的值就是準(zhǔn)確的;在計(jì)算電源內(nèi)阻時(shí),運(yùn)用替換法可以準(zhǔn)確測(cè)出電壓表的內(nèi)阻,故電源內(nèi)阻也是準(zhǔn)確的.需要注意的是:電源內(nèi)電阻會(huì)隨著溫度的升高而變化,因此實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程不宜時(shí)間過(guò)長(zhǎng).

      (收稿日期:2015-10-05)

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